【摘 要】
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储气库井注采过程高速气流对管柱的作用主要体现在气壁摩阻力的大小，因此准确计算管柱内侧壁摩阻力尤为重要。根据调研和工程经验，在缺少准确的摩阻系数情况下，现行技术方法不能很好的计算管柱在气体流下摩阻力，使得储气库井在管柱选材时缺少依据，影响了气井管柱安全运行。对注采气管柱的气体激振-摩阻系数测定和计算的尚存在诸多问题有待解决。本论文根据井身结构和运行参数，建立天然气流经储气库定向井油管柱过程的物理模型
【机 构】
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中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)油气CAE技术研究中心,山东青岛266580
【出 处】
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2018海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十二届全国MTS材料试验学术会议、第十四届破坏科学研讨会
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储气库井注采过程高速气流对管柱的作用主要体现在气壁摩阻力的大小，因此准确计算管柱内侧壁摩阻力尤为重要。根据调研和工程经验，在缺少准确的摩阻系数情况下，现行技术方法不能很好的计算管柱在气体流下摩阻力，使得储气库井在管柱选材时缺少依据，影响了气井管柱安全运行。对注采气管柱的气体激振-摩阻系数测定和计算的尚存在诸多问题有待解决。本论文根据井身结构和运行参数，建立天然气流经储气库定向井油管柱过程的物理模型，通过数值模拟与试验，研究管柱内沿程气体激振-摩阻系数、速度、涡量和近壁压力分布规律；分析注采压差、井斜角及油管内径对管柱近壁压力的影响规律。类比液壁摩阻系数测定方法，提出设计适于储气库注采管柱摩阻系数测定的流体实验。研究结果表明：油管柱内流体状态受注采压差和井身结构影响，天然气流速和近壁压力在流入流出造斜段时发生剧烈波动。气体沿程速度和动压随井深增大而减小，冲蚀点位置出现在造斜段流入端和流出端管柱中心线与最大狗腿角位置径向线的连线上。随着注采压差增大，流入端和流出端弯曲外侧和内侧平均压程比均明显增大。随着井斜角增大，流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大，流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小。随着油管内径增大，流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小，流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大。本文通过实验和理论分析相结合的方法，完成管壁摩阻系数测定，分析管柱内流体运动形式并确定流态变化规律，对研究高速气流下管柱安全提供了可借鉴的方法。
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